假负载在开关电源中的作用

在开关电源中,经常会见到输出端会并联一个电阻,这个电阻一般称之为“假负载”,当然,意思不是说这个负载是假的,而是这个负载不是我们需要用到的真正负载,所以称之为“假负载”,如下图所示:
那为什么要加这个“假负载”呢?
(1)在空载时能保证输出电压稳定,避免电压过高。
开关电源(尤其是反激式拓扑)的反馈控制环路是通过采样输出电压来调整开关管的占空比,从而实现稳压的。当负载非常轻或者空载时,电源需要输出的能量极少。如果反馈环路反应不够快,控制芯片可能无法将占空比降到足够低,导致变压器/电感中储存的能量无法被负载完全吸收,这些多余的能量会使输出电压不断升高,超出规定的范围。轻则导致电源工作不正常,重则损坏后级的用电设备。假负载就像一个“能量泄放通道”,即使在空载时,它也会消耗一个微小的、固定的电流,确保控制环路始终工作在一个可检测、可控制的范围内,从而防止输出电压失控飙升。
(2)作为泄放电阻,起到泄放残压的作用,快速放电。
 当电源关闭后,输出端的大容量滤波电容(电解电容)会储存电荷,导致输出电压会在一段时间内缓慢下降,对于需要频繁开关机或要求快速断电重启的设备,缓慢下降的电压可能会导致系统关机延迟、状态判断错误,甚至在维修时对人员造成电击风险,假负载在关机后为这些电容提供了一个放电回路,可以迅速将电容上的电荷消耗掉,使输出电压快速下降到安全电压以下。
(3)提高电源的动态响应性能。
当负载电流发生剧烈、快速的跳变时(例如从轻载突然跳到重载),电源的控制环路需要一定时间来响应。在环路响应之前,输出电压会产生一个瞬间的跌落(Sag)或过冲(Overshoot),一个固定的最小负载(由假负载提供)可以使电源的功率器件和控制环路始终处于一个“预热”的激活状态,而不是在接近关闭的边缘徘徊。这使得电源在面对负载突变时能更快地响应,减小输出电压的波动。
总结:
假负载一般由一个或者多个功率电阻组成,最为关键的就是阻值。
阻值太小消耗的电流太大,会增加待机功耗,降低电源的效率,尤其在强调节能的今天,这是需要尽量避免。
阻值太大消耗的电流太小,起不到应有的作用。
一般取输出电流的1%~5%(经验值,仅供参考)。

作者:南峰说

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